Cómo y por qué gas licuado: tecnología de producción y alcance del uso de gas licuado

Las tecnologías relacionadas con la extracción, transporte y procesamiento de gas natural se están desarrollando rápidamente. Y muchos hoy han escuchado las abreviaturas LNG (LPG) y LPG (LNG). Casi cada dos días, el combustible de gas natural se menciona en las noticias en un contexto u otro.

Pero, debe admitir, para tener una comprensión clara de lo que está sucediendo, es importante comprender inicialmente cómo se licúa el gas, por qué se hace esto y qué beneficios brinda o no. Y hay muchos matices en este asunto.

Para licuar los hidrocarburos gaseosos, se están construyendo grandes plantas de alta tecnología. A continuación, entenderemos cuidadosamente: por qué se necesita todo esto y cómo sucede.

¿Por qué licuar el gas natural?

El combustible azul se extrae de las entrañas de la tierra como una mezcla de metano, etano, propano, butano, helio, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros gases, así como sus diversos derivados.

Algunos de ellos se utilizan en la industria química, y otros se queman en calderas o turbinas para generar calor y electricidad. Además, parte del extraído se usa como combustible para motores de gas.

Los cálculos de la industria del gas muestran que si el combustible azul necesita ser entregado a una distancia de 2500 km o más, entonces en forma licuada a menudo es más rentable hacerlo que por tubería

La razón principal para licuar el gas natural es la simplificación de su transporte a largas distancias. Si el consumidor y el pozo de combustible de gas se encuentran en un terreno cercano, es más fácil y rentable tender una tubería entre ellos. Pero en algunos casos, construir una carretera es demasiado costoso y problemático debido a los matices geográficos. Por lo tanto, recurren a diversas tecnologías para producir GNL o GLP en forma líquida.

Economía y Seguridad del Transporte

Después de licuar el gas, ya se bombea en forma de líquido a contenedores especiales para su transporte por mar, río, carretera y / o ferrocarril.En este caso, tecnológicamente, la licuefacción es un proceso bastante costoso desde el punto de vista energético.

En diferentes plantas, esto toma hasta el 25% del volumen de combustible inicial. Es decir, para generar la energía que necesita la tecnología, debe quemar hasta 1 tonelada de GNL por cada tres toneladas en forma terminada. Pero el gas natural ahora tiene una gran demanda, todo vale la pena.

En forma licuada, el metano (propano-butano) ocupa un volumen 500-600 veces menor que en estado gaseoso

Mientras el gas natural está en estado líquido, no es combustible ni es explosivo. Solo después de la evaporación durante la regasificación, obtenida mezcla de gases Resulta adecuado para quemar en calderasy placas de cocción. Por lo tanto, si se utiliza GNL o GLP como combustible de hidrocarburos, entonces deben regasificarse.

Uso en varios campos.

Muy a menudo, los términos "gas licuado" y "gas licuado" se mencionan en el contexto del transporte de energía de hidrocarburos. Es decir, se produce la primera producción de combustible azul, y luego su conversión a GLP o GNL. A continuación, el líquido resultante se transporta y luego vuelve nuevamente al estado gaseoso para una u otra aplicación.

El LHG (gas de petróleo licuado) para el 95% y más consiste en una mezcla de propano-butano, y el LNG (gas natural licuado) para el 85-95% de metano. Estos son tipos de combustible similares y radicalmente diferentes.

El GLP del propano-butano se usa principalmente como:

• combustible para motores de gas;
• combustible para inyección en tanques de gas de sistemas de calefacción autónomos;
• líquidos para repostar encendedores y botellas de gas con una capacidad de 200 ml a 50 litros.

El GNL generalmente se produce exclusivamente para el transporte a larga distancia. Si hay suficiente capacidad para almacenar GLP que pueda soportar la presión de varias atmósferas, entonces para el metano licuado se requieren tanques criogénicos especiales.

El equipo de almacenamiento de GNL es altamente tecnológico y ocupa mucho espacio. El uso de dicho combustible en automóviles no es rentable debido al alto costo de los cilindros. Los camiones de GNL en forma de modelos experimentales individuales ya circulan por las carreteras, pero en el segmento de automóviles de pasajeros es poco probable que este combustible "líquido" encuentre una amplia aplicación en el futuro cercano.

El metano licuado como combustible ahora se usa cada vez más en funcionamiento:

• locomotoras ferroviarias;
• embarcaciones marinas;
• transporte fluvial

Además de usarse como un portador de energía, el GLP y el GNL también se usan directamente en forma líquida en las plantas de gas y petroquímicas. Fabrican diversos plásticos y otros materiales a base de hidrocarburos.

Tecnologías para producir GLP y GNL

Para convertir el metano de gas a líquido, debe enfriarse a -163 ° C. Pero el propano-butano ya se licua a -40 °C. En consecuencia, la tecnología y los costos son muy diferentes en ambos casos.

Un litro de GNL es aproximadamente 1,38 metros cúbicos. m de la fuente de gas natural (esta cifra depende de la temperatura y la presión), una disminución en el volumen de aproximadamente 620 veces

Las siguientes tecnologías de diferentes compañías se utilizan para licuar el gas natural:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Cascada optimizada
• DMR;
• PRICO;
• MFC
• GTL y col.

Todos ellos se basan en los procesos de compresión y / o intercambio de calor. La operación de licuefacción se lleva a cabo en la planta en varias etapas, durante las cuales el gas se comprime y enfría gradualmente a la temperatura de la transición a la fase líquida.

Preparación de la mezcla de gases

Antes de comenzar a licuar el gas natural crudo, es necesario eliminar el agua, el helio, el hidrógeno, el nitrógeno, los compuestos de azufre y otras impurezas. Para esto, la tecnología de adsorción de la purificación profunda de una mezcla de gases generalmente se aplica pasándola a través de tamices moleculares.

Luego se produce la segunda etapa de preparación de la materia prima, durante la cual se eliminan los hidrocarburos pesados. Como resultado, solo quedan etano y metano (o propano y butano) con menos del 5% de impurezas en el gas para que esta fracción pueda comenzar a enfriarse y licuarse.

La preparación inicial con la eliminación de todo lo innecesario del gas natural se realiza para proteger el equipo de refrigeración de los efectos agresivos del agua, dióxido de carbono, compuestos de azufre, etc.

El fraccionamiento le permite deshacerse de las impurezas nocivas y asignar solo el gas principal para la licuefacción posterior. A una presión de 1 atm, la temperatura de transición al estado líquido para metano es -163 ° С, para etano -88 ° С, para propano -42 ° С y para butano -0.5 ° С.

Solo estas diferencias de temperatura explican la razón por la cual se dividen en fracciones y solo entonces licúan el gas que ingresa a la planta. No existe una tecnología de licuefacción única para todos los tipos de compuestos de hidrocarburos gaseosos. Para cada uno de ellos es necesario construir y aplicar su propia línea de producción.

El principal proceso de licuefacción.

La base para convertir el gas a un estado líquido es el ciclo de refrigeración, durante el cual el calor es transferido por un refrigerante u otro de un medio con una temperatura baja a un medio con uno más alto. Este proceso es de varias etapas y requiere la disponibilidad de potentes compresores para la expansión / contracción del portador de calor y los intercambiadores de calor.

Las tecnologías de compresión son de alta tecnología, intensivas en energía y costosas, pero en un ciclo permiten que el gas se comprima inmediatamente de 5 a 12 veces.

Como refrigerante en diferentes etapas de licuefacción, se utilizan los siguientes:

• propano
• metano
• etano;
• nitrógeno
• agua (mar y purificada);
• el aire

Por ejemplo, para el enfriamiento primario de gas natural en Yamal-LNG Novatek, se utiliza aire frío del Ártico, lo que permite reducir la temperatura de la materia prima con costos mínimos de inmediato a +10 ° С. Y en los calurosos meses de verano, en lugar de ello, se planea utilizar agua de mar del Océano Ártico, que, independientemente de la época del año, tiene una profundidad de 3-4 ° C.

Al mismo tiempo, el nitrógeno obtenido directamente en el lugar del aire se utiliza como refrigerante final en la península de Yamal. Como resultado, el Ártico proporciona todo lo necesario para la producción de GNL, desde la fuente de gas natural hasta los agentes de trabajo utilizados en el proceso de licuefacción.

El propano se licua de manera similar al metano. Solo se requieren temperaturas de enfriamiento mucho menos bajas - menos 42 ° C contra menos 163 ° C. Por lo tanto licuefacción gas para tanques de gas cuesta varias veces menos, pero el GLP de propano-butano resultante es menos demandado en el mercado.

Transporte y almacenaje

Casi todo el volumen de GNL es transportado por grandes buques tanque de gas marino de una costa a otra. El transporte por tierra está limitado por la necesidad de mantener la temperatura del "combustible azul líquido" a valores de aproximadamente -160 ° C; de lo contrario, el metano comienza a convertirse en un gas y se vuelve explosivo.

Los cilindros de 5–50 litros con presión interna de hasta 1.5–2 MPa y capacidades de tanque más grandes diseñadas para 5–17 MPa se utilizan para el transporte de GLP

La presión en el tanque de GNL es cercana a la atmosférica. Sin embargo, si la temperatura del metano líquido sube por encima de -160 ° C, comenzará a pasar de líquido a gas. Como resultado, la presión en el tanque comenzará a aumentar, lo que representa un grave peligro. Por lo tanto, los camiones cisterna para el transporte de GNL están equipados con instalaciones para mantener bajas temperaturas y una poderosa capa de aislante térmico.

El GLP se regasifica en gas directamente en el tanque de gas. Y la regasificación de GNL se lleva a cabo en plantas industriales especiales sin acceso a oxígeno. En física, el metano líquido se convierte gradualmente en gas a una temperatura positiva. Sin embargo, si esto sucede directamente en el aire fuera de condiciones especiales, dicho proceso conducirá a una explosión.

Después de que el gas natural en forma de GNL se licua en la planta, se transporta y luego nuevamente en la planta (solo regasificación) se convierte nuevamente en un estado gaseoso para su uso posterior.

Perspectivas de hidrógeno licuado

Además de la licuefacción directa y el uso en esta forma, también se puede obtener un portador de energía más, el hidrógeno, del gas natural. El metano es CH₄propano C₃N₈pero butano C₄N₁₀.

El componente de hidrógeno está presente en todos estos combustibles fósiles, solo necesita resaltarlo.

Las principales ventajas del hidrógeno son el respeto al medio ambiente y la ocurrencia generalizada en la naturaleza, sin embargo, el alto precio de su licuefacción y las pérdidas debidas a la evaporación constante prácticamente niegan estas ventajas.

Para transferir hidrógeno de un estado gaseoso a un líquido, debe enfriarse a -253 ° C. Para esto, se utilizan sistemas de enfriamiento de varias etapas y unidades de compresión / expansión. Si bien estas tecnologías son demasiado caras, se está trabajando para reducir su costo.

También le recomendamos que lea nuestro otro artículo, donde describimos en detalle cómo hacer un generador de hidrógeno para su hogar con sus propias manos. Más detalles - ir por enlace.

Además, a diferencia del GLP y el GNL, el hidrógeno licuado es mucho más explosivo. La fuga más pequeña en relación con el oxígeno produce una mezcla de gas y aire, que se enciende desde la chispa más leve. Y el almacenamiento de hidrógeno líquido solo es posible en contenedores criogénicos especiales. Todavía hay demasiados contras de combustible de hidrógeno.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Cómo producir gas licuado y por qué se licúa:

Todo sobre gases licuados:

Existen varias tecnologías de licuefacción de gases. Tienen los suyos para el metano y los suyos para el propano-butano. Al mismo tiempo, es más barato obtener GLP, y es más fácil y seguro de transportar / almacenar. Obtener metano GNL es un proceso más costoso y complejo. Además, su regasificación requiere equipo especializado. Al mismo tiempo, el metano tiene más demanda en el mercado actual, por lo que se licua mucho en grandes volúmenes.

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